Cartographie de charges d'espace par méthode FLIMM / Complémentarité avec les méthodes PEA et TPT - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Space charge cartography by FLIMM method/ Complementarity with PEA and TPT methods

Cartographie de charges d'espace par méthode FLIMM / Complémentarité avec les méthodes PEA et TPT

Cong-Duc Pham
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 959875
  • IdRef : 144707020

Résumé

Internal charges, which accumulate in dielectric materials, are a potential factor of materials ageing through distortions of the internal field, which they cause. During the three last decades, many nondestructive techniques of polarization and space charges measurement were developed and applied to a wide range of topics, such as the ageing processes of piezoelectric materials, the development and optimization of piezoelectric sensors, the cables breakdown phenomena or the dielectric coating for the thermal control of geostationary satellites. Thus, our team has developed an original method, called FLIMM (Focused Laser Induced Modulation Method) and was equipped with PEA (Electro-Acoustic Pulsed) method. First, the FLIMM method was adapted to carry out measurements under applied electric field. These measurements make it possible to calibrate space charges levels. Then, a new strategy of measurement has been developed, which allows, after a phase of calibration, to choose a zone of investigation and to measure the charge state in the sample with a very high-resolution, of about 1 µm, within a reduced time. In the second time, thermal modelling was approached. A new 1D multilayers model making calculation more simple and flexible and a 3D multilayers model by finite elements of the temperature allowed a closer consideration of the thermal environment of the sample and the laser beam absorption. Finally, 3D space charges or polarization profile cartographies were realized with a very good spatial resolution on PEN thin films irradiated by UV, PVDF-TrFE or PTFE. Cartographies carried out on PVDF-TrFE were compared to those obtained by TPT method. Concerning space charges measurements carried out on PTFE thin films irradiated by an electron beam, results obtained with FLIMM and PEA techniques put in evidence the complementarity of these techniques.
Les charges internes qui s'accumulent dans les matériaux diélectriques sont un facteur potentiel de vieillissement des matériaux à travers les distorsions de champ interne qu'elles provoquent. Durant les trois dernières décennies, des nombreuses techniques non-destructives de mesure de charges d'espace et de polarisation ont été développées et appliquées à un large éventail de thèmes, tels que les processus de vieillissement des matériaux piézoélectriques, le développement et optimisation de capteurs piézoélectriques, les phénomènes de rupture dans les câbles ou les revêtements diélectriques pour le contrôle thermique des satellites géostationnaires. Notre équipe a ainsi développé une méthode originale, appelée FLIMM (Focused Laser Induced Modulation Method) et s'est équipée de la méthode PEA (Pulsed Electro-Acoustic). Dans un premier temps, la méthode FLIMM a été adaptée pour réaliser des mesures sous champ électrique appliqué. Ces mesures sous tension permettent entre autre de calibrer les mesures de charges d'espace. Ensuite, une nouvelle stratégie de mesure a été mise en œuvre, elle permet après une phase de calibration, de choisir la zone d'étude et de mesurer l'état de charge dans l'échantillon avec une haute résolution de l'ordre du micromètre dans un temps réduit. Dans un second temps, la modélisation thermique a été abordée. Un nouveau modèle 1D multicouches rendant le calcul plus souple et flexible et une modélisation multicouches de la température en 3D par éléments finis ont permis une prise en compte plus fine de l'environnement thermique de l'échantillon et de l'absorption du faisceau laser. Enfin, des cartographies 3D de profil de charges d'espace ou de polarisation ont été réalisées avec une très bonne résolution spatiale sur des films minces de PEN soumis à une irradiation UV, de PVDF-TrFE ou de PTFE. Les cartographies effectuées sur le PVDF-TrFE ont été comparées avec celles obtenues par la méthode TPT. Concernant les mesures de charges d'espace effectuées sur les films minces de PTFE irradiés par un faisceau d'électrons, les résultats obtenus avec les techniques FLIMM et PEA ont mis en évidence de leur complémentarité.
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These_C.D_Pham_2009.pdf (11.63 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00452132 , version 1 (01-02-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00452132 , version 1

Citer

Cong-Duc Pham. Cartographie de charges d'espace par méthode FLIMM / Complémentarité avec les méthodes PEA et TPT. Mécanique [physics.med-ph]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00452132⟩
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